JVM在執行java程式時會把它所管理的記憶體劃分為若干個不同的資料區域。這些區域都有各自的用途，以及建立和銷燬的時間。有的資料區域隨著JVM的程序而啟動，有的資料區域則依賴於使用者執行緒的啟動和結束而建立和銷燬。

根據Java虛擬機器規範規定，Java虛擬機器所管理的記憶體將會包括如下幾個執行時資料區域。

1.程式計數器（ Program Counter Register）

程式計數器（ Program Counter Register）是一塊較小的記憶體空間，它的作用可以看做是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。位元組碼直譯器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令，分支、迴圈、跳轉、異常處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。位元組碼直譯器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執的位元組碼指令，分支、迴圈、跳轉、異常處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。該區域是屬於執行緒私有的,因為在多執行緒環境中CPU通過在不同的執行緒來高速切換，此時程式計數器需要記錄當前執行緒執行到哪一步了，以便下一次CPU可以在這個記錄點上繼續執行。

此記憶體區域是唯一一個在Java 虛擬機器規範中沒有規定任何 OutOfMemoryError 情況的區域。

2..Java 虛擬機器棧（ Java Virtual Machine Stacks）

執行緒私有的，它的生命週期與執行緒相同。虛擬機器棧描述的是 Java 方法執行的記憶體模型：每個方法被執行的時候都會同時建立一個棧幀（ Stack Frame）用於儲存區域性變量表、操作棧、動態連結、方法出口等資訊。每一個方法被呼叫直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器棧中從入棧到出棧的過程。
區域性變量表存放了編譯期可知的8種基本資料型別.物件引用（ reference 型別，它不等同於物件本身，根據不同的虛擬機器實現，它可能是一個指向物件起始地址的引用指標，也可能指向一個代表物件的控制代碼或者其他與此物件相關的位置）和 returnAddress 型別（指向了一條位元組碼指令的地址） 區域性變量表所需的記憶體空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要在幀中分配多大的區域性變數空間是完全確定的，在方法執行期間不會改變區域性變量表的大小。
如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的深度，將丟擲 StackOverflowError 異常

如果虛擬機器棧擴充套件時無法申請到足夠的記憶體時會丟擲 OutOfMemoryError 異常。

3.本地方法棧（ Native Method Stacks）

與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機器棧為虛擬機器執行 Java 方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機器使用到的 Native方法服務。有的虛擬機器（譬如 Sun HotSpot 虛擬機器）直接就把本地方法棧和虛擬機器棧合二為一。

4.Java 堆（ Java Heap）

Java堆是 Java 虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。 Java堆是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，在虛擬機器啟動時建立。

此記憶體區域的唯一目的就是存放物件例項，幾乎所有的物件例項都在這裡分配記憶體。Java 堆是垃圾收集器管理的主要區域，因此很多時候也被稱做“GC 堆（ ” Garbage Collected Heap）。如果從記憶體回收的角度看，Java堆又會劃分為好幾個區域(新時代，老年代，等等)如果從記憶體分配的角度看，執行緒共享的 Java 堆中可能劃分出多個執行緒私有的分配緩衝區。但無論怎麼去劃分，無論那個區域，java堆中儲存的依然是物件的例項。進一步劃分的目的是為了更好地回收記憶體，或者更快地分配記憶體。如果在堆中沒有記憶體完成例項分配，並且堆也無法再擴充套件時，將會丟擲 OutOfMemoryError 異常。

5.方法區（ Method Area）

與 Java 堆一樣，是各個執行緒共享的記憶體區域，它用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料。雖然 Java 虛擬機器規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做 Non-Heap（非堆），目的應該是與 Java 堆區分開來。*HotSpot 虛擬機器上很多人願意把方法區稱為“永久代”（ Permanent Generation），本質上兩者並不等價，僅僅是因為 HotSpot 虛擬機器的設計團隊選擇把GC 分代收集擴充套件至方法區，或者說使用永久代來實現方法區而已。對於其他虛擬機器（如 BEA JRockit、IBM J9 等）來說是不存在永久代的概念的。即使是 HotSpot 虛擬機器本身，根據官方釋出的路線圖資訊，現在也有放棄永久代並“搬家”至 Native Memory 來實現方法區的規劃了。此區域還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但並非資料進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個區域的記憶體回收目標主要是針對常量池的回收和對型別的解除安裝.在JDK1.7的HotSpot中,把原本放在永久代中的字串常量池移出了。*

a:執行時常量池（ Runtime Constant Pool）是方法區的一部分Class 檔案中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述等資訊外，還有一項資訊是常量池（ Constant Pool Table），用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類載入後存放到方法區的執行時常量池中。

非JVM規範的記憶體區域:直接記憶體

直接記憶體並不是虛擬機器規範定義的資料區的一部分，也不是虛擬機器執行時資料區的一部分。但是這部分記憶體也被頻繁的使用，而且也可能導致OOM。

在JDK1.4中新加入了NIO類，引入了一種基於通道與緩衝區的I/O方式。它可以使用Native函式庫直接分配堆外記憶體，然後通過一個儲存在Java堆中的DirectByteBuffer物件作為這塊記憶體的引用進行操作。這樣能在一些場合中顯著提高效能，因為避免了在Java堆和Native堆中來回複製資料。

《深入理解java虛擬機器 JVM高階特性與最佳實踐》周志明